材料成型原理與工藝之焊接部分總結(jié)

材料成型原理與工藝之焊接部分總結(jié)1.使金屬表面緊密接觸的幾種措施：(1)對被焊接金屬施加壓力或不斷地摩擦，破壞接觸表面的氧化膜，使結(jié)合處(2)將金屬加熱熔化或到塑性狀態(tài)，增加原子的振動能，施加壓力破壞接觸面(3)通過液態(tài)中間材料，如粘結(jié)劑或低熔點金屬，將兩個固態(tài)金屬連接在一起。釬焊及封粘壓焊熔焊粘接熔焊本質(zhì)及特點：√冷卻速度快，結(jié)晶后易生成粗大的柱狀晶。√熔池的保護(hù)√填充金屬保證焊縫填滿及給焊縫帶入有益的合金元素,并達(dá)到力學(xué)性能和其它性能的3.兩種接線方法：在使用直流電焊機(jī)焊接時，電弧產(chǎn)生的熱量在陽極和陰極上有◆直流正接：焊件接正極，焊條接負(fù)極(厚板、酸性焊條)◆直流反接：焊件接負(fù)極，焊條接正極(薄板、堿性低氫焊條、低合金鋼和鋁合金)5.熔池的保護(hù)保護(hù)目的：使熔池與空氣隔絕，大大減少焊縫中的含氣量，提高焊縫韌性。①聯(lián)生結(jié)晶/交互結(jié)晶/外延結(jié)晶依附于母材晶粒的現(xiàn)成表面而形成共同晶粒的凝固方式同時，有利于柱狀晶的成長③熔池凝固組織形態(tài)的多樣性凝固組織的形態(tài)有柱狀晶(平面晶、胞狀晶、胞狀樹枝晶和樹枝晶)及等軸晶等①HAZ組織分布a.低碳鋼及不易淬火的低合金鋼(Q235、20、16Mn等)熔合/半熔化區(qū)：最高溫度在固相線和液相線之間。局部熔化，成分與組織不均勻，塑性差過熱區(qū)/粗晶區(qū)：固相線到1100℃左右。塑韌性差相變重結(jié)晶區(qū)(正火區(qū)):1100℃~Ac相當(dāng)于正火組織(細(xì)晶F+P)塑韌性好不完全重結(jié)晶區(qū)：Ac~Ac3,(部分細(xì)晶F+P以及粗晶F)組織不均勻等)與焊前熱處理狀態(tài)有關(guān)焊前正火或退火態(tài)HAZ主要由完全淬火區(qū)和不完全淬火區(qū)組成。調(diào)質(zhì)態(tài)HAZ主要由完全淬火區(qū)、不完全淬火區(qū)和回火區(qū)組成。焊接性(Weldability)指被焊金屬在限定的施工條件(焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)型式),焊接成按規(guī)定設(shè)計要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力。即金屬材料在一定的焊接工藝條件下，表現(xiàn)出的焊接難易程度。國際焊接學(xué)會IW碳對冷裂紋敏感性的影響最明顯，其它元素的影響折合成碳的影響碳當(dāng)量越高，焊接性越差·CE<0.4%,鋼材塑性良好，淬硬和冷裂紋傾向不明顯，可焊性良好。一般不會產(chǎn)生裂紋，但對厚大工件或低溫下焊接時應(yīng)考慮預(yù)熱?！E=0.4%～0.6%,鋼材塑性下降，淬硬和冷裂傾向明顯,可焊性較差。需要焊前預(yù)熱，焊后緩冷及一定的焊接工藝措施。CE>0.6%,鋼材塑性較低，淬硬和冷裂傾向很強(qiáng)，可焊性很差。焊前預(yù)熱，減少焊接應(yīng)力和防止開裂，焊后熱處理。存在保護(hù)、分區(qū)域(藥皮反應(yīng)區(qū)、熔滴反應(yīng)區(qū)和熔池反應(yīng)區(qū))進(jìn)行、與焊接工藝有關(guān)藥皮反應(yīng)區(qū)：溫度低(鋼焊條1200℃)。熔滴反應(yīng)區(qū)：溫度高(2100-2800℃)、熔滴比表面積大，是焊接冶金反應(yīng)最激烈的部位。氣體分熔池反應(yīng)區(qū)：溫度平均1770℃左右，反應(yīng)比溶滴區(qū)氣體的間接來源·3.材料的蒸發(fā)氣體的控制措施0.1限制氣體的來源氮的首要措施是加強(qiáng)對金屬的保護(hù)，防止空氣與金屬接觸。·限制措施：焊接時，采用渣保護(hù)、氣保護(hù)或渣氣聯(lián)合保護(hù)?！?氫主要來源于水分，包括原材料(母材、焊接材料等)本身含有的水分、·3氧主要來源于焊材或礦石，在焊接要求比較高的合金鋼和活潑金屬時，應(yīng)盡量選用不含氧或氧含量少的焊接材料，如采用高純度的惰性保0.2控制工藝參數(shù)的影響0.3冶金處理焊接過程中的脫氫(1)在焊條藥皮和焊劑中加入氟化物(2)控制焊接材料的氧化勢(3)在藥皮或焊芯中加入微量稀土元素(4)焊后消氫處理熔渣的作用：1.機(jī)械保護(hù)作用2.冶金處理作用3.改善成形工藝性能作用熔渣的類型1、藥皮焊條電弧焊時的熔渣與藥皮2、埋弧焊、電渣焊過程中的熔渣與焊劑0.017SiO?+0.005(Al?O?+TiO?+ZrO?)2.熔渣堿度的離子理論堿度：液態(tài)熔渣中自由氧離子的濃度(或氧離子的活度)。渣中自由氧離子的濃度越大，其堿度越大。計算式為：K?ONa?OTiO?ZrO?Al?O?Fe?O?0熔渣的凝固溫度與密度熔渣的熔點：固體熔渣開始熔化的溫度造渣溫度：焊條藥皮開始熔化的溫度(藥皮熔點)高·金屬熔焊中，要求熔渣的熔點略低于母材金屬。密度影響熔渣與液態(tài)金屬間的相對位置與相對運動速度。密度大的熔渣易滯留于金屬內(nèi)部形成夾雜。選用焊材時，首先要保證熔渣具有合適的凝固溫度范圍和較低的密度。熔渣的粘度·粘度過大的熔渣會降低金屬與熔渣之間的冶金反應(yīng)速度,焊縫表面成形不良，易產(chǎn)生氣孔、夾雜?！ふ扯冗^小的熔渣容易流失，不能均勻覆蓋焊縫影響對熔池(或焊縫)在全位置焊接時的成形和保護(hù)效果?！るS溫度增高粘度急劇下降的渣稱為短渣，而隨溫度增高.4#教冊度下降緩慢的渣稱為長渣。AAT·短渣在焊縫凝固后迅速凝固，可保證全位置焊縫外觀成·堿性渣中離子尺寸小，粘度低，且隨溫度升高離子濃度增大，粘度迅速下降，因此堿性渣為短渣。加入CaF?可起到很好的稀釋作用。表面張力的影響因素溫度T,升高，表面張力減小原子間鍵能(金屬鍵的鍵能大，表面張力大)>合金化的方式合金過渡系數(shù)η:描述合金元素利用率高低，等于熔敷金屬中的實際含量與原始Kp---焊條藥皮的重量系數(shù)Chapter4焊條的牌號代表熔敷金屬抗拉強(qiáng)度,第3位數(shù)代表藥皮類型、焊接電流要求。有特殊性能(1)以結(jié)構(gòu)鋼(包括碳鋼和低合金鋼)焊條為例42熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度大于等于420MPa焊條的組成：焊條的組成：低氮型藥皮、主流熔數(shù)金屬抗拉強(qiáng)度不低于二結(jié)構(gòu)鋼焊條2藥皮類型(鈦鈣型)和電源種類(交直流)引弧端引弧端焊條芯藥皮央持長度焊條長度焊芯的作用：作電極傳導(dǎo)電流，產(chǎn)生電弧作填充金屬(調(diào)整成分)藥皮的作用·機(jī)械保護(hù)作用(氣體和熔渣)·冶金處理(熔渣)·改善焊接工藝性(引弧容易燃燒穩(wěn)定)電焊條的選用選用原則：焊縫和母材具有相同水平的使用性能·不銹鋼、耐熱鋼焊條 按相同成分選擇焊條 按等強(qiáng)原則選相同強(qiáng)度等級焊條焊劑的類型按制造方法分類：非熔煉焊劑熔煉焊劑(1)形成：塊狀組分→電弧爐1500-1550℃熔煉→熔融態(tài)經(jīng)水冷?；娓伞Y選(2)特點：(3)分類：成分、化學(xué)性質(zhì)、顆粒結(jié)構(gòu)特點：HJ1××無錳②可加脫氧劑、合金劑、抗銹、合金化能力強(qiáng)；③吸潮性強(qiáng)，不易保存分類和形成粘結(jié)焊劑：粉狀組分→加水玻璃粘合→成團(tuán)→粒化→經(jīng)約400℃烘干燒結(jié)焊劑：粉狀組分→加水玻璃粘合→成團(tuán)→?；?jīng)約1000℃烘干焊劑型號和牌號編制方法□GB5293-1999《埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑》型號中“F”表示焊劑；第一位數(shù)字表示焊絲-焊劑組合的熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值(包括抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率);第二位字母表示試件的熱處理狀態(tài)，表示焊后熱處理狀態(tài)；第三位數(shù)字表示熔敷金屬沖擊吸收功不小于27J時的最低試驗溫度；“-”后面表示焊絲牌號。-表示焊絲牌號—表示熔敷金屬沖擊吸收功不小于27J時的試驗溫度—表示試件為焊態(tài)(見A1.2)—表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值為415MPa(見表4.口熔煉焊劑的牌號字母“HJ(焊劑)”表示埋弧焊及電渣焊焊劑；第一數(shù)字表示焊劑中MnO含量；HJ2××HJ3××低錳中錳高錳第2位數(shù)字表示焊劑中氧化硅、氟化鈣含量牌號第三位數(shù)字表示同一類型焊劑的不同牌號按0、1、2、3、4、5、6、7、8、9順序排列對同一牌號焊劑生產(chǎn)兩種粒度時，在細(xì)粒產(chǎn)品后加一個細(xì)字(X)。焊劑粒度為60～14目牌號編號為1—埋弧焊及電渣焊用熔煉焊劑例如：HJ431/焊劑431-表示埋弧焊及電渣焊所用焊劑，高錳高硅低氟型焊絲的型號和牌號型號1)氣體保護(hù)焊用碳鋼、低合金鋼焊絲型號表示方法為ER×x-דER”表示焊絲，ER后的兩位數(shù)字表示熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度最低值，短劃“-”后面的字母或數(shù)字表示焊絲化學(xué)成分分類代號。其他表示焊絲實芯焊絲H08Mn2SiA藥芯焊絲YJ422-1有色金屬、鑄鐵焊絲HS221焊條、焊絲及焊劑的選用·焊縫機(jī)械性能與基體金屬一致；·其次，在化學(xué)成分方面接近基體·還應(yīng)根據(jù)焊接位置及板厚確定藥皮類型。焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求和遵循原則◆基本要求：實用性、安全性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性等。遵循原則：1)合理選擇材料的種類，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和型材。2)合理地設(shè)計結(jié)構(gòu)形式。盡量采用簡潔明快的結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式，采用最簡單和最3)合理地布置焊縫。例如對稱布置焊縫、避免焊縫交叉、密集，重要的工作焊縫要連續(xù),次要的聯(lián)系焊縫可用斷續(xù)焊縫,這有利于焊接施工和減少焊接工作量，4)施工方便并考慮改善工人勞動條件。設(shè)計結(jié)構(gòu)時就要考慮到日后施工的很多焊接接頭形式：對接接頭角接接頭及T字形接頭搭接接頭焊接坡口：為保證全熔透和焊接質(zhì)量，減少焊接變形，施焊前，一般將焊件連接處預(yù)先加工成各種形狀。不同的焊接坡口，適用于不同的焊接方法和焊件厚度。>熔焊坡口形式根據(jù)其形狀可分為三類：V形和單V形、U形和單U形等；電阻焊和摩擦焊在汽車工業(yè)中應(yīng)用很普遍,電阻焊中的點焊和縫焊多是采用釬焊接頭Y形、單邊V形、雙單邊V形、VIY形坡口一般需用刨邊機(jī)加工，效率較熱切割低。2)可達(dá)性的好壞。采用Y形、帶墊板Y形、帶墊板V形、VY形(上圖g)、帶形坡口的熔敷金屬量增加最大可達(dá)50%,雙U4)考慮焊接變形與應(yīng)力。例如：單面焊可能引起角變形和焊縫根部的嚴(yán)重焊接焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則3.盡量減少焊縫處的應(yīng)力集中接頭常常是脆性破壞和疲勞破壞的起源處,因此，厚度δ?不大于10mm,兩板厚度差超過3mm;或當(dāng)薄板厚度δ?大于10mm,兩板厚度差超過薄板的30%,或超過5mm時，均需按圖6